Рентгеновские дифрактометры (рентгеноструктурный анализ) и дифрактометры для ориентации кристаллов
Рентгеновские дифрактометры предназначены для получения дифракционных данных высочайшего качества в сочетании с простотой использования и гибкостью для быстрого перехода к различным задачам.
Что такое рентгеновская дифракция?
Рентгеновская дифракция (XRD) - это универсальный неразрушающий метод анализа, который используется для анализа физических свойств, таких как фазовый состав, кристаллическая структура и ориентация порошковых, твердых и жидких образцов.
Многие материалы состоят из крошечных кристаллитов. Химический состав и структурный тип этих кристаллов называется их «фазой». Материалы могут быть однофазными или многофазными смесями и могут содержать кристаллические и некристаллические компоненты. В рентгеновском дифрактометре разные кристаллические фазы дают разные дифракционные картины. Идентификацию фазы можно выполнить, сравнивая рентгеновские дифракционные картины, полученные от неизвестных образцов, с образцами в эталонных базах данных
Как работает рентгеновское оборудование?
Рентгеновский прибор состоит из трех основных частей: источника рентгеновского излучения, держателя образца и рентгеновского детектора.
Рентгеновские лучи, производимые источником, освещают образец. Затем они дифрагируются фазой образца и попадают в детектор. Перемещая трубку или образец и детектор для изменения угла дифракции (2θ, угол между падающим и дифрагированным лучами), измеряют интенсивность и регистрируют данные дифракции. В зависимости от геометрии дифрактометра и типа образца, угол между падающим лучом и образцом может быть фиксированным или переменным и обычно связан с углом дифрагированного луча.
Применение рентгеновской дифракции
Многие исследователи, как в промышленных, так и в научных лабораториях, полагаются на рентгеновскую дифракцию (XRD) как на инструмент для разработки новых материалов или повышения эффективности производства. Инновации в рентгеновской дифракции тесно связаны с исследованиями новых материалов, например, в полупроводниковых технологиях или фармацевтических исследованиях. Промышленные исследования направлены на постоянно растущую скорость и эффективность производственных процессов. Полностью автоматизированный рентгеновский дифракционный анализ на горнодобывающих предприятиях и предприятиях по производству строительных материалов позволяет найти более экономически эффективные решения для контроля производства.
Основными сферами применения рентгеновской дифракции являются
Качественный и количественный фазовый анализ чистых веществ и смесей. Самый распространенный метод фазового анализа часто называют «рентгеновской порошковой дифракцией» (XRPD).
- Анализ фазовых изменений при других специальных условиях, таких как температура, влажность и давление (исследование не в окружающей среде).
- Анализ физических свойств, таких как размер (диаметр) кристалликов, ориентация кристалла и остаточное напряжение, которые вместе называются «микроструктурой» поликристаллических материалов.
- Многие из этих методов также могут быть использованы для поликристаллических слоистых материалов, таких как покрытия и тонкие пленки, с помощью метода, называемого рентгеновская дифрактометрия падающего света (GIXRD). Для исследования малых участков поликристаллических материалов используется метод микродифракции.
Другие методы рентгеновской дифракции для материалов, которые не являются поликристаллическими (например, монокристаллические полупроводниковые пластины или эпитаксиальные слои), включают анализ гетероэпитаксиальных слоев с высоким разрешением (HR-XRD). Анализ этих слоев использует закон Брэгга, теорию динамической дифракции и монокристаллическую ориентацию как для пластин, так и для слитков.
Преимущества рентгенографии
XRD работает довольно быстро (обычно менее 20 минут) и часто является наиболее точным и надежным методом для однозначной идентификации неизвестных материалов.
Подготовка образцов минимальна, поэтому этот метод так популярен и подходит для использования как в промышленных процессах, так и в исследованиях материалов.
При наличии правильного аналитического программного обеспечения анализ данных может быть достаточно простым, а в промышленных процессах он может быть даже автоматизирован, так что при проведении контроля качества оператору не обязательно быть экспертом в области XRD
Рассеяние рентгеновских лучей
Другие методы, изучающие некристаллические компоненты материала с помощью различных методов рентгеновского рассеяния, включают малоугловое рентгеновское рассеяние при падающем излучении (GISAXS), малоугловое рентгеновское рассеяние (SAXS), полное рассеяние (также называемое анализом функции распределения пар (PDF)), рентгеновскую рефлектометрию (XRR). Каждый метод имеет свой алгоритм анализа данных, основанный на фундаментальной теории рассеяния.
Дифрактометры для рентгеноструктурного анализа
■ Malvern Panalytical AERIS - Настольный порошковый рентгеновский дифрактометр. Новая технология компании Malvern Panalytical. Дифрактометр Aeris отличается простотой эксплуатации, модель доступна в конфигурации Цемент, Минералы, Металлы и Научные исследования. Кроме того, дифрактометр AERIS первый в мире полностью автоматизированный настольный прибор.
■ Malvern Panalytical Empyrean - уникальный многоцелевой рентгеновский дифрактометр
■ Malvern Panalytical X'Pert3 Powder - порошковый рентгеновский дифрактометр нормального разрешения с вертикально расположенным гониометром.
■ Malvern Panalytical Crystal orientation range - разработаны с учетом применения в виде слитков, шайб и пластин. Наша продукция обеспечивает простую и сверхбыструю интеграцию кристаллов в различных средах.
| Aeris | Empyrean range | X'Pert³ | Crystal orientation range | |
| Рентгеновская дифракция (XRD) | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Форма частиц | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ |
| Размер частиц | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ |
| Определение структуры кристаллов | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Идентификация фазы | ✔ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Количественное определение фазы | ✔ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Выявление и анализ загрязнений | ✔ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Эпитаксиальный анализ | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Неровность поверхности | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ |
| 3D-структура/визуализация | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Метрология тонких пленок | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Остаточная нагрузка | ✔ | ✔ | ✔ | ✘ |
| Ориентация кристаллов | ✘ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Чистое помещение ISO 4 | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ |
| SECS/GEM | ✘ | ✘ | ✔ | ✔ |
Дифрактометры для выявления ориентации кристаллов
Быстрое и точное ориентирование пластин, буль и любых других монокристаллических образцов, определение кристаллического строения поликристаллических образцов и монокристаллов методом рассеяния рентгеновского излучения.
Кристалл - это повторяющаяся структура атомов, а это означает, что то, что мы видим с точки зрения электрона/фотона, который входит в кристалл, будет зависеть от того, под каким углом мы смотрим на этот кристалл. Это может быть канал, проходящий через весь кристалл, или только три верхних слоя материала, поэтому свойства материала могут существенно отличаться в зависимости от угла зрения. Хороший контроль свойств материала требует хорошего контроля ориентации кристалла.
Это важный процесс в ионной имплантации, литографии, эпитаксии, а также, например, при изготовлении лазерных или оптических компонентов.
Диапазон ориентации кристаллов основан на азимутальном сканировании, интеллектуальной геометрической технике измерения для ориентации кристалла. Это означает, что мы можем найти не только наклон главной оси, но и все плоскостные направления всего за 10 секунд. Инструменты могут измерять практически любую форму, если это монокристалл, например, пластины, слитки, буллиты, шайбы и т. Д.
Хорошо разработаны для промышленного применения, например, для производителей монокристаллов или пластин, исследовательских целей, а также для контроля качества пластин и других устройств,Наши высокоточные системы измерения ориентации кристаллов предлагают простые и быстрые измерения ориентации кристаллов, обеспечивая желаемые свойства для последующих этапов обработки.
| DDCOM | SDCOM | Omega/Theta | Wafer XRD 200 | Wafer XRD 300 | XRD-OEM | |
| Рентгеновская дифракция (XRD) | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Ориентация кристаллов | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Тип системы | Настольный | Настольный | Напольный | Напольный | Напольный | Измерительная головка |
| Этап картографирования | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | N/A |
| Этап шлифовки | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | N/A |
| Этап штабелирования | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | N/A |
| Мощность трубок | 30кВ / 1мА | 30кВ / 1мА | 30кВ / 10мА | 30кВ / 1мА | 30кВ / 1мА | 30кВ / 1мА |
| Система охлаждения | Воздушное охлаждение | Воздушное охлаждение | Водное охлаждение | Воздушное охлаждение | Воздушное охлаждение | Воздушное охлаждение |
| Маркировка | ✔ | ✔ | Основное | ✘ | ✘ | N/A |
| Оптическое распознавание геометрии | ✘ | Опционально для булей | Опционально для булей | ✔ | ✔ | Вскоре |
| Кривые колебаний (кристаллическое качество образца) | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | N/A |
| Тета-сканирование (только для ориентации с базовой оптикой) | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | N/A |
| Скорость пропускной способности | 10+ секунд | Выравнивание по высоте + 10 секунд | Выравнивание по высоте + 10 секунд | Выравнивание по высоте + 10 секунд | - | В зависимости от машины |